06-01-2012، 18:22
سيستم كنترل هيدروليكي جعبه دنده اتوماتيك
سيستم هيدروليكي، سيال تحت فشار لازم براي بكار انداختن جعبه دنده خودكار را تامين مي كند. كلاً سيستم هيدروليكيكارهاي زير را انجام مي دهد:
سيال را به مبدل گشتاور مي رساند.
سيال تحت فشار را بسوي پمپ بست قفل كننده و كلاچهاي چند صفحه اي هدايت مي كند.
قطعات داخلي را روغنكاري مي كند.
مبدل گشتاور و ساير قطعات را خنك مي كند.
همانطور كه ديديم عمل تعويض دنده يا تغيير كاركرد عملگرها در اين نوع جعبه دنده ها به صورت خودكار و بدون دخالت راننده انجام مي پذيرد. جهت نيل به اين مقصود بايد اطلاعاتي از وضعيت حال حاضر خودرو در دسترس باشد، تا سيستم كنترلي بتواند بر اساس اين اطلاعات تصميم گيري نمايد. اين اطلاعات كه در واقع زمان تعويض دنده را مشخص مي كنند از سه طريق بدست مي آيند :
دور خروجي جعبه دنده
دور موتور
بار موتور (ميزان گشودگي دريچه گاز(
هر كدام از اين عوامل فشارهاي متغيري را در مسير هيدروليكي سيستم كنترلي ايجاد مي كنند كه در نتيجه تاثير اين فشارها برروي شيرهاي هيدروليكي در سر راه و نهايتاً برروي بستهاي قفل كننده و كلاچهاي چند صفحه اي و تغيير وضعيت هر يك از آنها، مي تواند دنده خودرو عوض شود.
در شكل 2-16 شماي كلي از اين سيستم كنترل را بهمراه اجزاي عمل كننده آن مشاهده مي كنيد.
انتقال قدرت اتوماتيك
شكل2-16 اجزاي سيستم كنترل در ارتباط با يكديگر و نحوه عمل عملگرها
بست قفل كننده (band brake)
بست قفل كننده در واقع كفشك ترمزي است كه دور يك كاسه كلاچ فلزي مي پيچد. بست قفل كنده با ماده اي از جنسلنت ترمز پوشانيده مي شود. وقتي اين بست روي كاسه كلاچ فشرده مي شود، كاسه كلاچ و چرخدنده خورشيدي ازچرخش باز مي ايستند و ثابت مي شوند. يك سر بست قفل كننده به پوسته جعبه دنده متصل است و سر ديگر آن با يك پمپ در ارتباط است. شكل217-
پمپ وسيله اي در سيستم هيدروليك است كه فشار هيدروليكي را به حركت مكانيكي تبديل مي كند. وقتي فشار هيدروليكي سيال تحت فشار به پشت پيستون پمپ هدايت مي شود، پيستون به حركت در مي آيد. پيستون بر نيروي فنر پمپ غلبه كرده و به ضامن بست، فشار وارد مي آورد. در نتيجه بست قفل كننده به كار مي افتد. جهت آزاد كردن بست نيز فشارروغن از پشت پيستون برداشته مي شود
انتقال قدرت اتومات
شكل2-17 بست قفل كننده
كلاچ چند صفحه اي (multiple clutch)
اين كلاچ كه شامل چند صفحه كلاچ مي باشد در داخل كاسه كلاچ قرار دارد. اين صفحه ها يك در ميان فولادي و اصطكاكياند. صفحه هاي فولادي لختند اما هر دو طرف صفحه هاي اصطكاكي لنت كوبي شده اند. صفحه هاي فولادي با هزارخاربه كاسه كلاچ متصلند. صفحه هاي لنت كوبي شده با هزارخار به يك توپي در كلاچ متصلند تا مجموعه چرخدنده سياره اي راكنترل كند. (شكل2-18(
براي درگير كردن كلاچ، فشار روغن به پشت پيستون كلاچ هدايت مي شود، در نتيجه پيستون به حركت در مي آيد و صفحه ها را به هم مي فشارد. صفحه ها چرخدنده خورشيدي را به بازو قفل مي كنند. در اين حالت مجموعه چرخدنده سياره اي بصورت واحدي يكپارچه مي چرخد.
كلاچ چند صفحه اي
شكل2-18 كلاچ چند صفحه اي
گاورنر
گاورنر وسيله اي حساس به سرعت است كه فشار هيدروليكي را متناسب با سرعت محور خروجي تغيير مي دهد. فشارگاورنر تعويض دنده را متناسب با سرعت خودرو كنترل مي كند. گاورنر حركت خود را از محور خروجي جعبه دنده مي گيرد.فشار لوله اصلي توسط پمپ به گاورنر مي رسد. وقتي محور خ آهسته مي چرخد، نيروي گريز از مركز تاثير اندكي بر وزنه هاي گاورنر دارد. در اين
حالت گاورنر فشار مختصري را به يكطرف شير راه دهنده وارد مي كند. با افزايش سرعت محور خروجي و خودرو، وزنه ها به طرف خارج متمايل مي شوند. در نتيجه شير گاورنر بيشتر باز شده و فشار گاورنر افزايش مي يابد.
سيستم انتقال قدرت پيوسته متغير (CVT)
ايده استفاده از سيستمهاي انتقال قدرت پيوسته متغير از سالها قبل مطرح شده بود ولي تنها در چند سال اخير سازندگاناتومبيل به آن رو آورده اند. بر خلاف سيستم هاي انتقال متداول دستي اتوماتيك درCVT ، نسبت دنده هاي مجزا با نسبتهاي قابل تنظيم پيوسته جايگزين مي شود. سيستم CVT مي تواند به طور ثابت نسبت دنده خود را براي بهبود راندمان موتور و ايجاد يك منحني
گشتاور- سرعت مناسب تغيير دهد. اين ويژگي باعث بهبود مصرف سوخت و نيز شتاب گيري در مقايسه با سيستم هاي انتقال قدرت متداول مي شود.
علي رغم اينكه يك دهه است كه سيستم CVT در اتومبيلها استفاده مي شود، ولي محدود بودن گشتاور و پايين بودن قابليت اطمينان آنها بكارگيري اين سيستم را محدود كرده است.
انواع CVT
اصولاً CVT ها سه جز اساسي دارند :
يك تسمه لاستيكي يا فلزي با توان كششي بالا
يك قرقره متغير ورودي
يك قرقره متغير خروجي
CVT ها همچنين ريزپردازنده ها و سنسورهايي نيز دارند اما اجزاي اصلي و كليدي آنها همان سه مورد بالا مي باشد. امروزه تحقيقات زيادي بر روي انواع گوناگوني از سيستمهاي انتقال قدرت پيوسته متغير انجام شده كه برخي از آنها عبارتند از : CVTنوع تسمه فشاري ،
CVTنوعtoroidal يا محرك كششي ،CVT نوع تسمه اي الاستومر با قطر متغير ، CVT با هندسه متغير و CVT نوع محرك كششي انحرافي و انواع ديگري كه تحقيقات روي آنها ادامه دارد.
CVT نوع تسمه فشاري
در اين نوع كه پر كاربردترين نوع از سيستمهاي CVT است، يك تسمه توان را بين دو قرقره مخروطي كه يكي ثابت و ديگريمتحرك است منتقل مي كند. هر قرقره از دو مخروط با زوايايي حدود 20 درجه تشكيل مي شود كه يك تسمه V شكل نيزروي شيار بين دو قرقره سوار مي شود. بسته به فاصله بين مخروطهاي هر قرقره مقدار دور تسمه روي هر قرقره مشخص مي شود. (شكل2-19) چنانچه
دو مخروط به هم نزديك باشند، قطر حلقه تسمه روي آن قرقره زياد و اگر خوا از هم دور شوند، قطر حلقه كم مي شود. وقتي قطر يك قرقره افزايش مي يابد، قطر طرف ديگر كاهش مي يابد تا سفتي تسمه حفظ شود. جهت اعمال نيروي لازم براي تنظيم فاصله بين مخروطهاي هر قرقره مي توان از فشار هيدروليك، نيروي گريز از مركز يا فنرهاي كششي استفاده كرد.
cvt
شكل2-19 CVT نوع تسمه فشاري
همانطور كه ديديم به صورت تئوري و با استفاده از اين روش بينهايت نسبت انتقال مي توان ساخت. در واقع مي توان گفتشايد بهترين گزينه براي سيستم انتقال قدرت همين CVT باشد. اما بايد توجه داشت كه تسمه مي تواند بلغزد يا كش بيايد كه اين خود سبب افت راندمان مي گردد. اما با استفاده از مواد جديد در ساخت تسمه ها اين افت را حتي الامكان كاهش داده اند. يكي از مهمترين پيشرفتها در اين زمينه استفاده از تسمه هاي فولادي است. (شكل2-20) اين تسمه هاي انعطاف پذير از چندين نوار باريك فلزي (بين 9(12- كه بصورت محكمي روي هم قرار گرفته اند تشكيل شده است. اين تسمه هاي فلزي نمي لغزند و دوام بالايي دارند و امكان انتقال گشتاورهاي بزرگتري با استفاده از آنها وجود دارد. اين تسمه ها همچنين كم سروصدا تر از تسمه هاي لاستيكي كار مي كنند.
cvt
شكل2-20 مدلي از تسمه هاي فولادي مورد استفاده در CVT نوع تسمه فشاري
سيستم هيدروليكي، سيال تحت فشار لازم براي بكار انداختن جعبه دنده خودكار را تامين مي كند. كلاً سيستم هيدروليكيكارهاي زير را انجام مي دهد:
سيال را به مبدل گشتاور مي رساند.
سيال تحت فشار را بسوي پمپ بست قفل كننده و كلاچهاي چند صفحه اي هدايت مي كند.
قطعات داخلي را روغنكاري مي كند.
مبدل گشتاور و ساير قطعات را خنك مي كند.
همانطور كه ديديم عمل تعويض دنده يا تغيير كاركرد عملگرها در اين نوع جعبه دنده ها به صورت خودكار و بدون دخالت راننده انجام مي پذيرد. جهت نيل به اين مقصود بايد اطلاعاتي از وضعيت حال حاضر خودرو در دسترس باشد، تا سيستم كنترلي بتواند بر اساس اين اطلاعات تصميم گيري نمايد. اين اطلاعات كه در واقع زمان تعويض دنده را مشخص مي كنند از سه طريق بدست مي آيند :
دور خروجي جعبه دنده
دور موتور
بار موتور (ميزان گشودگي دريچه گاز(
هر كدام از اين عوامل فشارهاي متغيري را در مسير هيدروليكي سيستم كنترلي ايجاد مي كنند كه در نتيجه تاثير اين فشارها برروي شيرهاي هيدروليكي در سر راه و نهايتاً برروي بستهاي قفل كننده و كلاچهاي چند صفحه اي و تغيير وضعيت هر يك از آنها، مي تواند دنده خودرو عوض شود.
در شكل 2-16 شماي كلي از اين سيستم كنترل را بهمراه اجزاي عمل كننده آن مشاهده مي كنيد.
انتقال قدرت اتوماتيك
شكل2-16 اجزاي سيستم كنترل در ارتباط با يكديگر و نحوه عمل عملگرها
بست قفل كننده (band brake)
بست قفل كننده در واقع كفشك ترمزي است كه دور يك كاسه كلاچ فلزي مي پيچد. بست قفل كنده با ماده اي از جنسلنت ترمز پوشانيده مي شود. وقتي اين بست روي كاسه كلاچ فشرده مي شود، كاسه كلاچ و چرخدنده خورشيدي ازچرخش باز مي ايستند و ثابت مي شوند. يك سر بست قفل كننده به پوسته جعبه دنده متصل است و سر ديگر آن با يك پمپ در ارتباط است. شكل217-
پمپ وسيله اي در سيستم هيدروليك است كه فشار هيدروليكي را به حركت مكانيكي تبديل مي كند. وقتي فشار هيدروليكي سيال تحت فشار به پشت پيستون پمپ هدايت مي شود، پيستون به حركت در مي آيد. پيستون بر نيروي فنر پمپ غلبه كرده و به ضامن بست، فشار وارد مي آورد. در نتيجه بست قفل كننده به كار مي افتد. جهت آزاد كردن بست نيز فشارروغن از پشت پيستون برداشته مي شود
انتقال قدرت اتومات
شكل2-17 بست قفل كننده
كلاچ چند صفحه اي (multiple clutch)
اين كلاچ كه شامل چند صفحه كلاچ مي باشد در داخل كاسه كلاچ قرار دارد. اين صفحه ها يك در ميان فولادي و اصطكاكياند. صفحه هاي فولادي لختند اما هر دو طرف صفحه هاي اصطكاكي لنت كوبي شده اند. صفحه هاي فولادي با هزارخاربه كاسه كلاچ متصلند. صفحه هاي لنت كوبي شده با هزارخار به يك توپي در كلاچ متصلند تا مجموعه چرخدنده سياره اي راكنترل كند. (شكل2-18(
براي درگير كردن كلاچ، فشار روغن به پشت پيستون كلاچ هدايت مي شود، در نتيجه پيستون به حركت در مي آيد و صفحه ها را به هم مي فشارد. صفحه ها چرخدنده خورشيدي را به بازو قفل مي كنند. در اين حالت مجموعه چرخدنده سياره اي بصورت واحدي يكپارچه مي چرخد.
كلاچ چند صفحه اي
شكل2-18 كلاچ چند صفحه اي
گاورنر
گاورنر وسيله اي حساس به سرعت است كه فشار هيدروليكي را متناسب با سرعت محور خروجي تغيير مي دهد. فشارگاورنر تعويض دنده را متناسب با سرعت خودرو كنترل مي كند. گاورنر حركت خود را از محور خروجي جعبه دنده مي گيرد.فشار لوله اصلي توسط پمپ به گاورنر مي رسد. وقتي محور خ آهسته مي چرخد، نيروي گريز از مركز تاثير اندكي بر وزنه هاي گاورنر دارد. در اين
حالت گاورنر فشار مختصري را به يكطرف شير راه دهنده وارد مي كند. با افزايش سرعت محور خروجي و خودرو، وزنه ها به طرف خارج متمايل مي شوند. در نتيجه شير گاورنر بيشتر باز شده و فشار گاورنر افزايش مي يابد.
سيستم انتقال قدرت پيوسته متغير (CVT)
ايده استفاده از سيستمهاي انتقال قدرت پيوسته متغير از سالها قبل مطرح شده بود ولي تنها در چند سال اخير سازندگاناتومبيل به آن رو آورده اند. بر خلاف سيستم هاي انتقال متداول دستي اتوماتيك درCVT ، نسبت دنده هاي مجزا با نسبتهاي قابل تنظيم پيوسته جايگزين مي شود. سيستم CVT مي تواند به طور ثابت نسبت دنده خود را براي بهبود راندمان موتور و ايجاد يك منحني
گشتاور- سرعت مناسب تغيير دهد. اين ويژگي باعث بهبود مصرف سوخت و نيز شتاب گيري در مقايسه با سيستم هاي انتقال قدرت متداول مي شود.
علي رغم اينكه يك دهه است كه سيستم CVT در اتومبيلها استفاده مي شود، ولي محدود بودن گشتاور و پايين بودن قابليت اطمينان آنها بكارگيري اين سيستم را محدود كرده است.
انواع CVT
اصولاً CVT ها سه جز اساسي دارند :
يك تسمه لاستيكي يا فلزي با توان كششي بالا
يك قرقره متغير ورودي
يك قرقره متغير خروجي
CVT ها همچنين ريزپردازنده ها و سنسورهايي نيز دارند اما اجزاي اصلي و كليدي آنها همان سه مورد بالا مي باشد. امروزه تحقيقات زيادي بر روي انواع گوناگوني از سيستمهاي انتقال قدرت پيوسته متغير انجام شده كه برخي از آنها عبارتند از : CVTنوع تسمه فشاري ،
CVTنوعtoroidal يا محرك كششي ،CVT نوع تسمه اي الاستومر با قطر متغير ، CVT با هندسه متغير و CVT نوع محرك كششي انحرافي و انواع ديگري كه تحقيقات روي آنها ادامه دارد.
CVT نوع تسمه فشاري
در اين نوع كه پر كاربردترين نوع از سيستمهاي CVT است، يك تسمه توان را بين دو قرقره مخروطي كه يكي ثابت و ديگريمتحرك است منتقل مي كند. هر قرقره از دو مخروط با زوايايي حدود 20 درجه تشكيل مي شود كه يك تسمه V شكل نيزروي شيار بين دو قرقره سوار مي شود. بسته به فاصله بين مخروطهاي هر قرقره مقدار دور تسمه روي هر قرقره مشخص مي شود. (شكل2-19) چنانچه
دو مخروط به هم نزديك باشند، قطر حلقه تسمه روي آن قرقره زياد و اگر خوا از هم دور شوند، قطر حلقه كم مي شود. وقتي قطر يك قرقره افزايش مي يابد، قطر طرف ديگر كاهش مي يابد تا سفتي تسمه حفظ شود. جهت اعمال نيروي لازم براي تنظيم فاصله بين مخروطهاي هر قرقره مي توان از فشار هيدروليك، نيروي گريز از مركز يا فنرهاي كششي استفاده كرد.
cvt
شكل2-19 CVT نوع تسمه فشاري
همانطور كه ديديم به صورت تئوري و با استفاده از اين روش بينهايت نسبت انتقال مي توان ساخت. در واقع مي توان گفتشايد بهترين گزينه براي سيستم انتقال قدرت همين CVT باشد. اما بايد توجه داشت كه تسمه مي تواند بلغزد يا كش بيايد كه اين خود سبب افت راندمان مي گردد. اما با استفاده از مواد جديد در ساخت تسمه ها اين افت را حتي الامكان كاهش داده اند. يكي از مهمترين پيشرفتها در اين زمينه استفاده از تسمه هاي فولادي است. (شكل2-20) اين تسمه هاي انعطاف پذير از چندين نوار باريك فلزي (بين 9(12- كه بصورت محكمي روي هم قرار گرفته اند تشكيل شده است. اين تسمه هاي فلزي نمي لغزند و دوام بالايي دارند و امكان انتقال گشتاورهاي بزرگتري با استفاده از آنها وجود دارد. اين تسمه ها همچنين كم سروصدا تر از تسمه هاي لاستيكي كار مي كنند.
cvt
شكل2-20 مدلي از تسمه هاي فولادي مورد استفاده در CVT نوع تسمه فشاري